خواص فیزیکی و شیمیایی سیلیس
سیلیس که دی اکسید سیلیکون (IV) نامیده می شود ساختاری مشابه الماس دارد. یعنی هر اتم سیلیکون توسط یک اتم اکسیژن به اتم های همسایه خود متصل می شود. به یاد داشته باشید که این بخش کوچکی از یک ساختار عظیم SiO2 است که در هر سه بعد امتداد دارد.
خواص فیزیکی
دی اکسید سیلیکون به رنگ خاکستری ، کریستالی ، بی بو یا یک جامد بی شکل شفاف است. نقطه ذوب و جوش آن به ترتیب ۱۷۱۳ درجه سانتی گراد و ۲۹۵۰ درجه سانتی گراد است. چگالی آن حدود ۲.۶۴۸ گرم در سانتی متر مکعب است. این ترکیب هم در اسید و هم در آب نامحلول و در اسید هیدروفلوریک محلول است. وزن مولکولی آن حدود ۶۰.۰۸ گرم در مول است.
خواص شیمیایی
دی اکسید سیلیکون یک ترکیب واکنش پذیر نیست زیرا قطبیت مولکول آن صفر است زیرا سیلیس دو پیوند دوگانه با اکسیژن ایجاد می کند. بنابراین یک مولکول بسیار پایدار است. علاوه بر این از قدرت دی الکتریک بالایی برخوردار است به طوری که از آن به عنوان عایق و نیمه هادی استفاده می شود.
سیلیس چیست و از کاربردهای آن چه می دانید؟
انواع سیلیس
اگرچه ممکن است کریستال های ماسه و کوارتز متفاوت به نظر برسند ، اما هر دو در درجه اول از دی اکسید سیلیکون ساخته شده اند. ترکیب شیمیایی این نوع ها دقیقاً یکسان است و خواص آن عموماً یکسان است ، اما تحت شرایط متفاوتی شکل گرفته اند. ذرات شن بسیار کوچک اما سفت و سخت هستند.
برخی از بلورهای کوارتز ظاهری سفید شیری دارند. به اصطلاح کوارتز شیری بسیار فراوان است ، بنابراین یافتن سنگ های بزرگ از این نوع کوارتز معمول است. ناخالصی های معدنی می توانند به رنگ بنفش ، صورتی روشن یا سایر رنگ ها درآیند و در نتیجه سنگ های قیمتی یا نیمه قیمتی زیر را تولید می کنند:
آمتیست
سیترین
کوارتز رز
کوارتز دودی
دی اکسید سیلیکون تقریباً در همه جای دنیا یافت می شود ، زیرا رایج ترین ماده معدنی در پوسته زمین است. در سطح زمین ، در مناطق صخره ای یا کوهستانی به فور می توان این ماده معدنی را یافت. همچنین در بیابان ها و سواحل جهان به شکل ماسه وجود دارد.
روش تولید سیلیس
بیشتر ، دی اکسید سیلیکون از طریق فعالیت های معدنی شامل استخراج ماسه و تصفیه کوارتز به دست می آید. کوارتز برای اهداف زیادی مناسب است ، در حالی که پردازش شیمیایی آن برای خالص تر شدن محصول دیگر (به عنوان مثال واکنش پذیرتر یا دانه ریز) مورد نیاز است. بخار سیلیس از فرآیندهای داغ مانند پردازش فروسیلیس به عنوان یک محصول جانبی مشتق می شود.
علاوه بر این اسیدی کردن محلول های سیلیکات سدیم، رسوب سیلیس یا سیلیس آمورف را تشکیل می دهد. ژل آن شسته و آبگیری می شود تا سیلیس ریز بی رنگ تولید شود. واکنش مربوط به تری سیلیکات همراه با اسید سولفوریک در زیر ارائه شده است.
Na2Si3O7 + H2SO4 → ۳SiO2 + Na2SO4 + H2O
واکنش های سیلیس
سیلیس با کاهش کربن به سیلیکون تبدیل می شود. هنگامی که فلورین با دی اکسید سیلیکون واکنش نشان می دهد O2 و SiF4 تولید می کند. دی اکسید سیلیکون همچنین با اسید هیدروفلوریک واکنش داده و اسید هگزافلوروسیلیس (H2SiF6) را ایجاد می کند.
SiO2 + 6HF → H2SiF6 + 2H2O
روش تهیه سیلیس
سیلیکا بیشتر از معدن کوارتز استخراج می شود ، همچنین می توان آن را با استفاده از خنثی سازی اسید یک محلول آبی قلیایی – سیلیکات تهیه کرد. این روش به عنوان یک فرآیند مرطوب شناخته می شود و ذرات بی شکل SiO2 را تشکیل می دهد.
Na2Si3O7 + H2SO4 -> 3 SiO2 + Na2SO4 + H2O
روش های دیگر ، سیلیس پیروژنیک را تشکیل می دهند که حاوی احتراق سیلانی مانند تتراکلراید سیلیکون در مشعل اکسیژن-هیدروژن است. محصول این واکنش ذرات ریز سیلیکا به قطر ۱۰۰ – ۴۰۰ نانومتر هستند.
SiCl4 + 2H2 + O2-> SiO2 + 4 HCl